CN111889848B - 一种用于清除电弧增材制造氧化皮及固定熔敷工件的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于清除电弧增材制造氧化皮及固定熔敷工件的装置，包括连杆机构、动力机构、刷壳机构、和熔敷工件固定机构；连杆机构设在机架一端，动力机构驱动连杆机构运动，刷壳结构一端与连杆机构连接、另一端与刷壳槽连接，熔敷工件固定机构设在刷壳机构底部；使用时，电机在减速箱的作用下使连杆机构运动从而带动刷壳机构的运动，在压力机构的作用下，使刷子受到一定压力，在熔敷工件固定机构的协助下，保证刷子在熔敷工件上顺利进行往复运动以完成清氧化皮的动作。本装置可以保证熔敷增材制造时熔敷工件的位置固定，保证了熔敷精度，可以实现熔敷一层清除一层氧化皮的目的，保证熔敷质量并提高了电弧熔敷加工效率。

Description

一种用于清除电弧增材制造氧化皮及固定熔敷工件的装置

技术领域

本发明属于增材制造技术领域，具体涉及一种用于清除电弧增材制造氧化皮及固定熔敷工件的装置。

背景技术

电弧熔敷增材制造技术是以电弧作为载能束，按照预设的成形路径采取逐层堆焊的方式制造全焊缝实体零件的技术。相较于激光熔覆等其他增材制造技术，电弧增材制造具有设备简单、制造成本低、生产效率高、成形零件组织致密且力学性能好的特点，因此具有相当大的发展潜力。

由于绝大部分金属在电弧熔敷增材时会产生氧化皮，而氧化皮清除不干净，会对整个电弧熔敷的工件的组织性能产生影响，于是氧化皮的清除装置在电弧熔敷增材过程中显得极为重要。目前，用于电弧熔敷氧化皮清除的手段主要还是以手动刷除为主。手动刷除不仅效率低下，在刷除时还会对熔敷工件产生位置变化的影响，后面的熔敷层发生位置偏移会进一步导致熔敷层塌陷、熔敷不均匀、残余应力过大等缺陷；另外，手动刷除氧化皮还存在不能完全清除氧化皮的可能，对后面的熔敷层的组织性能和熔敷层间的结合强度产生影响。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种能精确控制刷力，可完全清除电弧熔敷时一些金属产生的氧化皮，并能在清除过程中精确固定熔敷工件位置的装置。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种用于清除电弧增材制造氧化皮及固定熔敷工件的装置，包括连杆机构、动力机构、刷壳机构、和熔敷工件固定机构；连杆机构设在机架一端，动力机构驱动连杆机构运动，刷壳结构一端与连杆机构连接、另一端与刷壳槽连接，熔敷工件固定机构设在刷壳机构底部；

连杆机构包括H型升降杆、短杆、长杆和连接杆，各杆件相互之间铰接连接，短杆的底端与动力机构连接；

动力机构设在连杆机构前侧，动力机构包括连接平台、电机和减速箱，连接平台固定在H型升降杆上，电机和减速箱固定在连接平台上，减速箱与电机通过联轴器连接，减速箱输出轴与H型升降杆活动连接后其内侧端与短杆底端固定连接；

刷壳机构包括刷壳连接杆、刷子固定滑块、数显压力扳手和刷子，刷壳连接杆一端通过连接插销与长杆连接、另一端位于刷壳槽的槽缝之间，连接插销的一端为螺纹段、另一端为柱形的光滑段，在光滑段的端部设有限位块，光滑段与刷壳连接杆间隙配合连接，螺纹段从长杆上的位置调节槽上的适当位置穿出后以螺母锁紧；在刷壳连接杆上设有沿其长度方向延伸的位置固定槽，刷子固定滑块设在与其适配的刷壳槽中的夹口滑道内且可沿其滑动，刷子固定滑块顶部设有连接块且连接块通过固定销固定在位置固定槽上相应位置处，在刷子固定滑块底部设有第二连接杆，第二连接杆穿过数显压力扳手上的连接通孔后与刷子固定连接；

熔敷工件固定机构包括工作台和四个夹持端子，在工作台的四条边的中部位置分别设有一个夹持端子，每个夹持端子包括固定架、螺纹顶压杆、顶压块和旋转摇杆，在固定架上设有螺纹连接孔，螺纹顶压杆螺纹连接在固定架上的螺纹连接孔中，顶压块设在螺纹顶压杆的内侧端、旋转摇杆设在螺纹顶压杆的外侧端。

进一步地，刷壳槽由刷壳槽调节结构进行高度调节，刷壳槽调节机构包括竖直设置的圆柱调节杆和纵向设置的调节螺栓，圆柱调节杆间隙配合连接在刷壳槽端部的开口孔内，调节螺栓间隙配合连接在刷壳槽中，开口孔端部通过蝴蝶状锁紧螺栓锁紧，圆柱调节杆上的直齿与调节螺栓上的齿轮啮合，调节螺栓的一端设有限位块、另一端设有旋转把手

进一步地，在H型升降杆上与减速箱输出轴对应的位置设有通孔，在通孔内设有轴承，减速箱的输出轴与轴承连接后其内侧端与短杆底端固定连接。

进一步地，H型升降杆底部两端分别通过紧固螺栓与一个可调架杆连接，在可调架杆上设有沿其高度方向延伸的调节槽，H型升降杆通过紧固螺栓连接在调节槽的适当高度位置处。

进一步地，第二连接杆上端为圆柱体结构、下端为四棱柱结构，圆柱体结构部分与数显压力扳手上的连接通孔间隙配合连接，四棱柱结构部分与刷子顶部槽口卡合连接。

进一步地，在熔敷工件固定机构的下方依次设有Y轴定位机构和X轴定位机构。

进一步地，所述X轴定位机构包括X轴调节丝杠、X轴滑块和X轴滑条，X轴调节丝杠端部通过联轴器与X轴步进电机连接，X轴步进电机通过支架固定在机架上，在X轴调节丝杠的前后侧分别设有一个X轴滑条，X轴滑条底部与机架固定连接，X轴调节丝杠和X轴滑条均沿机架的长度方向延伸， 在X轴滑块的底部与X轴滑条对应的位置处设有与其适配的滑槽，X轴滑块通过其底部的滑槽滑动连接在X轴滑条上，在X轴滑块上设有沿X轴方向贯通其两侧面的第一通孔，X轴调节丝杠连接在第一通孔内，在第一通孔内设有内螺纹，X轴调节丝杠与X轴滑块通过螺纹副连接。

进一步地，所述Y轴定位机构包括Y轴调节丝杠、工作台和Y轴滑条，Y轴调节丝杠端部通过联轴器与Y轴步进电机连接，Y轴步进电机通过支架固定在X轴滑块上，X轴滑块和Y轴调节丝杠均沿Y轴方向延伸，Y轴滑条设在X轴滑块顶面上且沿其长度方向延伸，在工作台上设有沿Y轴方向贯通其两侧面的第二通孔，在第二通孔内设有内螺纹，Y轴调节丝杠与工作台通过螺纹副连接。

进一步地，在机架上设有步进电机控制器，其与X轴步进电机和Y轴步进电机电性连接。

有益效果是：

1. 本发明公开的的连杆机构连接在机架上，采用可调连接方式，工作条件可以不受限制；

2.本产品装夹方便，采用卡接的形式连接刷子，方便根据需要更换不同规格的刷子，使用范围更大；

3. 本发明采用电动清刷机构，大大提高了工作效率；

4. 本产品加入熔敷工件的位置固定机构，大大减少了人力矫正的误差，提高了熔敷精度。

附图说明

图1为一种用于清除电弧增材制造氧化皮及固定熔敷工件的装置的结构示意图；

图2为圆柱调节杆与调节螺栓的连接示意图；

图3为刷子固定滑块、数显压力扳手和刷子部分的爆炸图；

图4为图1中A部分的放大图；

1-连杆机构，2-动力机构，3-刷壳机构，4-刷壳槽调节机构，5-熔敷工件固定机构，6-机架，7-刷壳槽，8-Y轴定位机构，9-X轴定位机构，10-步进电机控制器；

11-H型升降杆，12-短杆，13-长杆，14-连接杆，15-可调架杆；

131-位置调节槽；

151-调节槽；

21-连接平台，22-电机，23-减速箱；

31-刷壳连接杆，32-刷子固定滑块，33-数显压力扳手，34-刷子，35-连接插销，36-位置固定槽，37-固定销，38-第二连接杆，39-连接通孔；

41-圆柱调节杆，42-调节螺栓；

51-工作台，52-夹持端子；

521-固定架，522-螺纹顶压杆，523-顶压块，524-旋转摇杆；

81-Y轴调节丝杠，82-Y轴滑条，83-Y轴步进电机；

91-X轴调节丝杠，92-X轴滑块，93-X轴滑条，94-X轴步进电机。

具体实施方式

为了使本领域的普通技术人员能更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图1-4和实施例对本发明的技术方案做进一步的描述。

需要说明的是本发明所提供的实施例仅是为了对本发明的技术特征进行有效的说明，所述的左侧、右侧、上端、下端等定位词仅是为了对本发明实施例进行更好的描述，不能看作是对本发明技术方案的限制。

为了在清除电弧增材制造氧化皮时能更好地控制清除力度、保证清除完整性、避免熔敷层偏移、进而消除手动刷除可能带来的熔敷层塌陷、熔敷不均匀和残余应力大的问题，本实施方式中公开一种用于清除电弧增材制造氧化皮及固定熔敷工件的装置。

该装置具体包括连杆机构1、动力机构2、刷壳机构3、刷壳槽调节机构4和熔敷工件固定机构5；连杆机构1设在机架6一端，动力机构2驱动连杆机构1运动，刷壳结构3一端与连杆机构1连接、另一端与刷壳槽7连接，刷壳槽7由刷壳槽调节结构4进行位置调节，熔敷工件固定机构5设在刷壳机构3底部。

连杆机构1包括H型升降杆11、短杆12、长杆13和连接杆14，短杆12的底端与动力机构2连接，短杆12顶端与连接杆14一端铰接连接，连接杆14的另一端与长杆13顶端铰接连接，长杆13底端与H型升降杆11靠近刷壳机构3一侧的顶端铰接连接。

H型升降杆11底部两端分别通过紧固螺栓与一个可调架杆15连接，在可调架杆15上设有沿其高度方向延伸的调节槽151，H型升降杆11通过紧固螺栓连接在调节槽151的适当高度位置处，通过调整H型升降杆11在可调架杆15上的位置可对连杆机构1的高度位置进行调节。

动力机构2设在连杆机构1前侧，动力机构2包括连接平台21、电机22和减速箱23，连接平台21固定在H型升降杆11上，电机22和减速箱23固定在连接平台21上，减速箱23与电机22通过联轴器连接，在H型升降杆11上与减速箱输出轴对应的位置设有通孔，在通孔内设有轴承，减速箱23的输出轴与轴承连接后其内侧端与短杆12底端固定连接，由于减速箱23的输出轴与H型升降杆11之间是通过轴承配合连接的，所以在减速箱23带动短杆12做旋转运动的时候，可保证短杆12转动而H型升降杆11不转动；

刷壳机构3包括刷壳连接杆31、刷子固定滑块32、数显压力扳手33和刷子34，刷壳连接杆31一端通过连接插销35与长杆13连接、另一端位于刷壳槽7的槽缝之间，连接插销35的一端为带有螺纹的螺纹段、另一端为柱形的光滑段，在光滑段的端部设有限位块（图中未示出），光滑段与刷壳连接杆31间隙配合连接，螺纹段从长杆13上位置调节槽131的适当位置穿出后以螺母锁紧完成刷壳连接杆31与长杆13的连接固定，位置调节槽131沿长杆13的长度方向延伸设置，位置调节槽131在此处起到调节行程的作用，需在装置运行前事先调试好刷壳连接杆31与长杆13的相对连接位置。

在刷壳连接杆31上设有沿其长度方向延伸的位置固定槽36，刷子固定滑块32设在与其适配的刷壳槽7中的夹口滑道内且可沿其滑动，刷子固定滑块32顶部设有连接块且连接块通过固定销37固定在位置固定槽36上相应位置处，在刷子固定滑块32底部设有第二连接杆38，第二连接杆38穿过数显压力扳手33上的连接通孔39后与刷子34固定连接。位置固定槽36在此处也是起到调节行程的作用，需在装置运行前事先调试好刷壳连接杆31与刷子固定滑块32的相对连接位置

为了能适应性调节数显压力扳手33的位置，且防止刷子34在作业过程中转动，将第二连接杆38上端设计为圆柱体结构、下端设计为四棱柱结构，圆柱体结构部分与数显压力扳手33上的连接通孔39间隙配合连接，四棱柱结构部分与刷子34顶部槽口卡合连接。

刷壳槽调节机构4包括竖直设置的圆柱调节杆41和纵向设置的调节螺栓42，圆柱调节杆41间隙配合连接在刷壳槽7端部的开口孔内，调节螺栓42间隙配合连接在刷壳槽7中，开口孔端部通过蝴蝶状锁紧螺栓锁紧，圆柱调节杆41上的直齿与调节螺栓42上的齿轮啮合，调节螺栓42的一端设有限位块用以防止其从刷壳槽7上脱落、另一端设有旋转把手，当转动旋转把手可使调节螺栓42沿着圆柱调节杆41上下移动、进而带动刷壳槽7进行上下位置的调节。

熔敷工件固定机构5包括工作台51和四个夹持端子52，在工作台51的四条边的中部位置分别设有一个夹持端子52，每个夹持端子52包括固定架521、螺纹顶压杆522、顶压块523和旋转摇杆524，在固定架521上设有螺纹连接孔，螺纹顶压杆522螺纹连接在固定架521上的螺纹连接孔中，顶压块523设在螺纹顶压杆522的内侧端、旋转摇杆524设在螺纹顶压杆522的外侧端。使用时，转动旋转摇杆524控制螺纹顶压杆522相对固定架521的进给深度，使得顶压块523顶压住工件各面即完成工件的夹紧操作。

为了更好地调节工件位置，保证清除工作顺利进行，在熔敷工件固定机构5的下方还依次设有Y轴定位机构8和X轴定位机构9。

所述X轴定位机构9包括X轴调节丝杠91、X轴滑块92和X轴滑条93，X轴调节丝杠91端部通过联轴器与X轴步进电机94连接，X轴步进电机94通过支架固定在机架6上，在X轴调节丝杠91的前后侧分别设有一个X轴滑条93，X轴滑条93底部与机架6固定连接，X轴调节丝杠91和X轴滑条93均沿机架6的长度方向延伸， 在X轴滑块92的底部与X轴滑条93对应的位置处设有与其适配的滑槽，X轴滑块92通过其底部的滑槽滑动连接在X轴滑条93上，在X轴滑块92上设有沿X轴方向贯通其两侧面的第一通孔，X轴调节丝杠91连接在第一通孔内，在第一通孔内设有内螺纹，X轴调节丝杠91与X轴滑块92通过螺纹副连接进而可将X轴调节丝杠91的旋转运动转换为X轴滑块92在X轴方向上的移动。

所述Y轴定位机构8包括Y轴调节丝杠81、工作台51和Y轴滑条82，Y轴调节丝杠81端部通过联轴器与Y轴步进电机83连接，Y轴步进电机83通过支架固定在X轴滑块92上，X轴滑块92和Y轴调节丝杠81均沿Y轴方向延伸，Y轴滑条82设在X轴滑块92顶面上且沿其长度方向延伸，在工作台51上设有沿Y轴方向贯通其两侧面的第二通孔，在第二通孔内设有内螺纹，Y轴调节丝杠81与工作台51通过螺纹副连接进而可将Y轴调节丝杠81的旋转运动转换为工作台51在Y轴方向上的移动。

在机架6上设有步进电机控制器10，其与X轴步进电机94和Y轴步进电机83电性连接用以精确控制丝杠进给，确保工作台的位置。

使用时，首先利用Y轴定位机构8和X轴定位机构9确定好工作台51的位置，再利用熔敷工件固定机构5固定住工件，使之在清除过程中不易发生位置变动，接着利用刷壳槽调节机构4调整好刷壳槽7的高度，即确定好刷子34的作用高度。所有机构的位置确定后启动电机22，减速箱23带动短杆12做旋转运动，进而通过铰接连接的连杆机构1带动刷壳连接杆31移动，最终带动刷子34在水平方向上运动进行移动除氧化皮的操作。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。但是以上所述仅为本发明的具体实施例，本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式均应涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (7)

1.一种用于清除电弧增材制造氧化皮及固定熔敷工件的装置，其特征在于，

包括连杆机构、动力机构、刷壳机构、和熔敷工件固定机构；连杆机构设在机架一端，动力机构驱动连杆机构运动，刷壳结构一端与连杆机构连接、另一端与刷壳槽连接，熔敷工件固定机构设在刷壳机构底部；

连杆机构包括H型升降杆、短杆、长杆和连接杆，短杆的底端与动力机构连接，短杆顶端与连接杆一端铰接连接，连接杆的另一端与长杆顶端铰接连接，长杆底端与H型升降杆靠近刷壳机构一侧的顶端铰接连接；

动力机构设在连杆机构前侧，动力机构包括连接平台、电机和减速箱，连接平台固定在H型升降杆上，电机和减速箱固定在连接平台上，减速箱与电机通过联轴器连接，减速箱输出轴与H型升降杆活动连接且其内侧端与短杆底端固定连接；

刷壳机构包括刷壳连接杆、刷子固定滑块、数显压力扳手和刷子，刷壳连接杆一端通过连接插销与长杆连接、另一端位于刷壳槽的槽缝之间，连接插销的一端为螺纹段、另一端为柱形的光滑段，在光滑段的端部设有限位块，光滑段与刷壳连接杆间隙配合连接，螺纹段从长杆上的位置调节槽上的适当位置穿出后以螺母锁紧；在刷壳连接杆上设有沿其长度方向延伸的位置固定槽，刷子固定滑块设在与其适配的刷壳槽中的夹口滑道内且可沿其滑动，刷子固定滑块顶部设有连接块且连接块通过固定销固定在位置固定槽上相应位置处，在刷子固定滑块底部设有第二连接杆，第二连接杆穿过数显压力扳手上的连接通孔后与刷子固定连接；

第二连接杆上端为圆柱体结构、下端为四棱柱结构，圆柱体结构部分与数显压力扳手上的连接通孔间隙配合连接，四棱柱结构部分与刷子顶部槽口卡合连接；

熔敷工件固定机构包括工作台和四个夹持端子，在工作台的四条边的中部位置分别设有一个夹持端子，每个夹持端子包括固定架、螺纹顶压杆、顶压块和旋转摇杆，在固定架上设有螺纹连接孔，螺纹顶压杆螺纹连接在固定架上的螺纹连接孔中，顶压块设在螺纹顶压杆的内侧端、旋转摇杆设在螺纹顶压杆的外侧端；

刷壳槽由刷壳槽调节结构进行高度调节，刷壳槽调节机构包括竖直设置的圆柱调节杆和纵向设置的调节螺栓，圆柱调节杆间隙配合连接在刷壳槽端部的开口孔内，调节螺栓间隙配合连接在刷壳槽中，开口孔端部通过蝴蝶状锁紧螺栓锁紧，圆柱调节杆上的直齿与调节螺栓上的齿轮啮合，调节螺栓的一端设有限位块、另一端设有旋转把手。

2.如权利要求1所述的一种用于清除电弧增材制造氧化皮及固定熔敷工件的装置，其特征在于，在H型升降杆上与减速箱输出轴对应的位置设有通孔，在通孔内设有轴承，减速箱的输出轴与轴承连接后其内侧端与短杆底端固定连接。

3.如权利要求1所述的一种用于清除电弧增材制造氧化皮及固定熔敷工件的装置，其特征在于，H型升降杆底部两端分别通过紧固螺栓与一个可调架杆连接，在可调架杆上设有沿其高度方向延伸的调节槽，H型升降杆通过紧固螺栓连接在调节槽的适当高度位置处。

4.如权利要求1所述的一种用于清除电弧增材制造氧化皮及固定熔敷工件的装置，其特征在于，在熔敷工件固定机构的下方依次设有Y轴定位机构和X轴定位机构。

5.如权利要求4所述的一种用于清除电弧增材制造氧化皮及固定熔敷工件的装置，其特征在于，所述X轴定位机构包括X轴调节丝杠、X轴滑块和X轴滑条，X轴调节丝杠端部通过联轴器与X轴步进电机连接，X轴步进电机通过支架固定在机架上，在X轴调节丝杠的前后侧分别设有一个X轴滑条，X轴滑条底部与机架固定连接，X轴调节丝杠和X轴滑条均沿机架的长度方向延伸， 在X轴滑块的底部与X轴滑条对应的位置处设有与其适配的滑槽，X轴滑块通过其底部的滑槽滑动连接在X轴滑条上，在X轴滑块上设有沿X轴方向贯通其两侧面的第一通孔，X轴调节丝杠连接在第一通孔内，在第一通孔内设有内螺纹，X轴调节丝杠与X轴滑块通过螺纹副连接。

6.如权利要求5所述的一种用于清除电弧增材制造氧化皮及固定熔敷工件的装置，其特征在于，所述Y轴定位机构包括Y轴调节丝杠、工作台和Y轴滑条，Y轴调节丝杠端部通过联轴器与Y轴步进电机连接，Y轴步进电机通过支架固定在X轴滑块上，X轴滑块和Y轴调节丝杠均沿Y轴方向延伸，Y轴滑条设在X轴滑块顶面上且沿其长度方向延伸，在工作台上设有沿Y轴方向贯通其两侧面的第二通孔，在第二通孔内设有内螺纹，Y轴调节丝杠与工作台通过螺纹副连接。

7.如权利要求6所述的一种用于清除电弧增材制造氧化皮及固定熔敷工件的装置，其特征在于，在机架上设有步进电机控制器，其与X轴步进电机和Y轴步进电机电性连接。

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